本發(fā)明涉及木工曲線加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的木工曲線加工主要依靠工人手動(dòng)操作，操作過程中，使待加工工件與仿形模板固定在一起，再手動(dòng)將待加工工件送至靠模軸承所在位置處，手動(dòng)控制使仿形模板緊貼靠模軸承移動(dòng)，以將待加工工件加工成仿形模板形狀。這種操作方式存在如下缺陷：仿形模板易變形、磨損，需要經(jīng)常更換仿形模板；加工工序比較繁瑣，生產(chǎn)效率低；對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求比較高；工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全隱患高，容易造成工人身體勞損及意外事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)木工的自動(dòng)加工，使用該系統(tǒng)加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患，能減少仿形模板的使用，進(jìn)而節(jié)省成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置、工作臺(tái)、靠模定位裝置、人機(jī)交互裝置及位置檢測(cè)器；X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置、人機(jī)交互裝置及位置檢測(cè)器均與控制系統(tǒng)連接，X軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或靠模定位裝置沿X軸移動(dòng)，Y軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或靠模定位裝置沿Y軸移動(dòng)，位置檢測(cè)器用于檢測(cè)工作臺(tái)或靠模定位裝置的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)，人機(jī)交互裝置用于向控制系統(tǒng)輸入指令；控制系統(tǒng)通過控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或靠模定位裝置移動(dòng)使工作臺(tái)相對(duì)靠模定位裝置移動(dòng)。

上述方案中，當(dāng)將仿形模板固定在工作臺(tái)后，工人利用人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)發(fā)送指令使X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)以使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)，控制系統(tǒng)根據(jù)位置檢測(cè)器檢測(cè)的工作臺(tái)或靠模定位裝置的位置信息建立工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)軌跡曲線模型，然后將待加工工件安裝在工作臺(tái)上仿形模板所在的位置，控制系統(tǒng)根據(jù)已建立的工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)軌跡曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工工件的自動(dòng)加工。本發(fā)明一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)木工的自動(dòng)加工，使用該系統(tǒng)加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患，能減少仿形模板的使用，進(jìn)而節(jié)省成本。

優(yōu)選地，所述位置檢測(cè)器為光柵尺位移傳感器、磁柵尺位移傳感器或編碼器。

優(yōu)選地，所述靠模定位裝置為靠模軸承或靠模定位柱。所述靠模軸承包括固定桿及軸承，軸承與固定桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，固定桿固定在某一位置不發(fā)生移動(dòng)。

優(yōu)選地，所述人機(jī)交互裝置為操作盒。

優(yōu)選地，X軸驅(qū)動(dòng)裝置包括X軸電機(jī)及X軸伺服驅(qū)動(dòng)器，X軸電機(jī)與工作臺(tái)連接，X軸伺服驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)連接用于驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)；Y軸驅(qū)動(dòng)裝置包括Y軸電機(jī)及Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器，Y軸電機(jī)與工作臺(tái)連接，Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器與控制系統(tǒng)連接用于驅(qū)動(dòng)Y軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿Y軸移動(dòng)。這樣設(shè)置能精確控制工作臺(tái)的位置，進(jìn)而提高工件的加工精度。

優(yōu)選地，用于檢測(cè)工作臺(tái)X軸位置的位置檢測(cè)器為X軸電機(jī)的編碼器，X軸電機(jī)的編碼器將檢測(cè)到的工作臺(tái)的X軸位置通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器傳送至控制系統(tǒng)保存；用于檢測(cè)工作臺(tái)Y軸位置的位置檢測(cè)器為Y軸電機(jī)的編碼器，Y軸電機(jī)的編碼器將檢測(cè)到的工作臺(tái)的Y軸位置通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器傳送至控制系統(tǒng)保存。X軸電機(jī)的編碼器通過X軸電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)獲取工作臺(tái)的X軸位置，Y軸電機(jī)的編碼器通過Y軸電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)獲取工作臺(tái)的Y軸位置。這樣設(shè)置能夠精確檢測(cè)工作臺(tái)的位置，進(jìn)而提高工件的加工精度。

優(yōu)選地，X軸伺服驅(qū)動(dòng)器包括力矩控制模式及位置控制模式，力矩控制模式下控制系統(tǒng)通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令控制X軸電機(jī)的輸出扭矩，位置控制模式下控制系統(tǒng)通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令控制X軸電機(jī)的位置輸出；Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器包括力矩控制模式及位置控制模式，力矩控制模式下控制系統(tǒng)通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令控制Y軸電機(jī)的輸出扭矩，位置控制模式下控制系統(tǒng)通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令控制Y軸電機(jī)的位置輸出。力矩控制模式下，便于建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型，位置控制模式下，便于實(shí)現(xiàn)待加工工件的自動(dòng)加工，以降低人手參與程度及提高加工時(shí)的安全性；另外，這樣設(shè)置便于精確控制工作臺(tái)的位置，進(jìn)而進(jìn)一步提高待加工工件的加工精度。

優(yōu)選地，人機(jī)交互裝置上設(shè)有手搖桿及控制按鍵，手搖桿通過控制系統(tǒng)控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或靠模定位裝置沿X軸移動(dòng)，手搖桿通過控制系統(tǒng)控制Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或靠模定位裝置沿Y軸移動(dòng)，控制按鍵用于切換控制系統(tǒng)的工作方式。這樣設(shè)置，便于工人操作控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，控制系統(tǒng)的工作方式包括軌跡采集工作方式及自動(dòng)加工工作方式。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種自動(dòng)仿形控制方法，包括如下步驟：

S1.建立移動(dòng)軌跡的曲線模型：將仿形模板安裝在工作臺(tái)上，通過控制工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)使得靠模定位裝置能夠緊貼仿形模板相對(duì)移動(dòng)，移動(dòng)過程中位置檢測(cè)器檢測(cè)工作臺(tái)或靠模定位裝置的坐標(biāo)位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的坐標(biāo)位置建立移動(dòng)軌跡的曲線模型；

S2.工件的自動(dòng)加工：卸下仿形模板將待加工的工件安裝在工作臺(tái)上仿形模板所在的位置，通過控制系統(tǒng)控制工作臺(tái)或靠模定位裝置按照步驟S1所建立的移動(dòng)軌跡的曲線模型移動(dòng)。

本發(fā)明一種自動(dòng)仿形控制方法，只需要使用一次仿形模板建立工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)軌跡曲線模型，即可實(shí)現(xiàn)木工工件的批量自動(dòng)加工，加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能提高工件的加工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患。

優(yōu)選地，步驟S1中，人機(jī)交互裝置將控制系統(tǒng)切換至軌跡采集工作方式，控制系統(tǒng)通過控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)，移動(dòng)過程中位置檢測(cè)器用于檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的工作臺(tái)的X軸位置與Y軸位置建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型。

優(yōu)選地，步驟S2中，卸下靠模定位裝置并將與靠模定位裝置尺寸相同的刀具安裝在靠模定位裝置所在的位置處，通過人機(jī)交互裝置將控制系統(tǒng)切換至自動(dòng)加工工作方式，控制系統(tǒng)根據(jù)已建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸及Y軸移動(dòng)，以完成刀具對(duì)待加工工件的自動(dòng)加工。

優(yōu)選地，步驟S1中建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型的方式為手動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸入力矩指令，使控制系統(tǒng)通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令X軸電機(jī)以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令Y軸電機(jī)以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)的編碼器及Y軸電機(jī)的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存，控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的工作臺(tái)的X軸位置與Y軸位置建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型。

作為另一可替代方案，步驟S1中建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型的方式為手動(dòng)加自動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸入力矩指令，使控制系統(tǒng)通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令X軸電機(jī)以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令Y軸電機(jī)以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)一定距離以產(chǎn)生第一段前導(dǎo)軌跡段，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)的編碼器及Y軸電機(jī)的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存以得到手動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型；利用人機(jī)交互裝置指令控制系統(tǒng)打開力矩自動(dòng)控制功能，控制系統(tǒng)根據(jù)采集到的工作臺(tái)第一段前導(dǎo)軌跡段的曲線數(shù)據(jù)計(jì)算出第一段前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處靠模定位裝置施加給仿形模板的法向力矩與切向力矩，控制系統(tǒng)將該法向力矩與切向力矩轉(zhuǎn)換為X軸伺服驅(qū)動(dòng)器及Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令給X軸電機(jī)及Y軸電機(jī)的扭矩，X軸電機(jī)及Y軸電機(jī)根據(jù)該扭矩驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸及Y軸移動(dòng)使仿形模板緊貼靠模定位裝置繼續(xù)移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)的編碼器及Y軸電機(jī)的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存以得到自動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型，并作為后一段的前導(dǎo)軌跡，以此形成連續(xù)曲線模型；具體實(shí)施中，根據(jù)曲線漸變?cè)?，控制系統(tǒng)根據(jù)前一段前導(dǎo)軌跡段的曲線數(shù)據(jù)計(jì)算出前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處靠模定位裝置施加給仿形模板的法向力矩與切向力矩，作為該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)后續(xù)驅(qū)動(dòng)之依據(jù)，迭代計(jì)算，使仿形模板緊貼靠模定位裝置持續(xù)移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)的編碼器及Y軸電機(jī)的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存以得到自動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的連續(xù)曲線模型；控制系統(tǒng)將手動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型與自動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的連續(xù)曲線模型組合起來以建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的完整曲線模型。

作為又一種可替代方案，步驟S1中建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型的方式為完全自動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置指令控制系統(tǒng)打開力矩自動(dòng)控制功能，通過人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)輸入一個(gè)初始的力矩指令，使控制系統(tǒng)通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令X軸電機(jī)以初始的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器指令Y軸電機(jī)以初始的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)的編碼器及Y軸電機(jī)的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)保存以得到完全自動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型。這三種方式均可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型的建立，曲線模型建立后，卸下靠模定位裝置并將與靠模定位裝置尺寸相同的刀具安裝在靠模定位裝置所在的位置處，將待加工工件安裝在工作臺(tái)上仿形模板所在的位置，控制系統(tǒng)根據(jù)已建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸及Y軸移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)待加工工件的自動(dòng)加工。

優(yōu)選地，所述第一段前導(dǎo)軌跡段不小于1㎜。這樣設(shè)置便于控制系統(tǒng)準(zhǔn)確確定前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處需要施加給X軸電機(jī)及Y軸電機(jī)的扭矩，使得控制系統(tǒng)自動(dòng)控制工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)能保證仿形模板與靠模定位裝置始終緊貼，提高建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型的精度。

優(yōu)選地，利用人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸入力矩指令時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)人機(jī)交互裝置上的手搖桿輸入信號(hào)的方向大小控制X軸電機(jī)及Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)沿X軸及Y軸移動(dòng)。這樣設(shè)置便于工人手動(dòng)操作控制系統(tǒng)控制工作臺(tái)的移動(dòng)方向及位置。

優(yōu)選地，通過點(diǎn)擊人機(jī)交互裝置上相應(yīng)的控制按鍵以將控制系統(tǒng)切換至軌跡采集工作方式或自動(dòng)加工工作方式?？刂瓢存I的控制方式便于工人切換控制系統(tǒng)的工作方式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)，當(dāng)將仿形模板固定在工作臺(tái)后，工人利用人機(jī)交互裝置向控制系統(tǒng)發(fā)送指令使X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)以使仿形模板緊貼靠模定位裝置移動(dòng)，控制系統(tǒng)根據(jù)位置檢測(cè)器檢測(cè)的工作臺(tái)或靠模定位裝置的位置信息建立工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)軌跡曲線模型，然后將待加工工件安裝在工作臺(tái)上仿形模板所在的位置，控制系統(tǒng)根據(jù)已建立的工作臺(tái)或靠模定位裝置的移動(dòng)軌跡曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待加工工件的自動(dòng)加工，該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)木工的自動(dòng)加工，使用該系統(tǒng)加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患，能減少仿形模板的使用，進(jìn)而節(jié)省成本；本發(fā)明一種自動(dòng)仿形控制方法，只需要使用一次仿形模板建立工作臺(tái)的移動(dòng)軌跡曲線模型，即可實(shí)現(xiàn)木工工件的批量自動(dòng)加工，加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能提高工件的加工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)的示意圖。

圖2為圖1中人機(jī)交互裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為基于前導(dǎo)軌跡段確認(rèn)靠模定位裝置施加給仿形模板的法向力矩與切向力矩的示意圖。

圖4為使用該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)加工木工工件的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

本發(fā)明實(shí)施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

實(shí)施例

本發(fā)明一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)的示意圖如圖1所示，包括控制系統(tǒng)1、X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置、工作臺(tái)6、靠模定位裝置8、人機(jī)交互裝置9及位置檢測(cè)器；X軸驅(qū)動(dòng)裝置、Y軸驅(qū)動(dòng)裝置、人機(jī)交互裝置9及位置檢測(cè)器均與控制系統(tǒng)1連接，X軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8沿X軸移動(dòng)，Y軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8沿Y軸移動(dòng)，位置檢測(cè)器用于檢測(cè)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1，人機(jī)交互裝置9用于向控制系統(tǒng)1輸入指令；控制系統(tǒng)1通過控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8移動(dòng)使工作臺(tái)6相對(duì)靠模定位裝置8移動(dòng)。

當(dāng)工作臺(tái)6移動(dòng)時(shí)，可將位置檢測(cè)器設(shè)于工作臺(tái)6上；當(dāng)靠模定位裝置8移動(dòng)時(shí)，可將位置檢測(cè)器設(shè)于靠模定位裝置8上。本實(shí)施例中，X軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸移動(dòng)，Y軸驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿Y軸移動(dòng)，工作臺(tái)6下方設(shè)有導(dǎo)軌使得工作臺(tái)6能沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，具體可參照CN201520496532.9；位置檢測(cè)器用于檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1。

使用該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)加工木工工件時(shí)，將仿形模板7固定在工作臺(tái)6上，工人利用人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1發(fā)送指令使X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置分別驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)，工作臺(tái)6運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)仿形模板7運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)6運(yùn)動(dòng)時(shí)使仿形模板7緊貼靠模軸承8移動(dòng)，工作臺(tái)6運(yùn)動(dòng)過程中，位置檢測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1，控制系統(tǒng)1根據(jù)接收到的位置檢測(cè)器檢測(cè)的工作臺(tái)6的位置信息建立工作臺(tái)6的移動(dòng)軌跡曲線模型，然后卸下仿形模板7將待加工工件安裝在工作臺(tái)6上仿形模板7所在的位置，再次利用人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1輸入指令，控制系統(tǒng)1根據(jù)已建立的工作臺(tái)6的移動(dòng)軌跡曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)，以完成工件的自動(dòng)加工。本發(fā)明一種自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)木工的自動(dòng)加工，使用該系統(tǒng)加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患，能減少仿形模板7的使用，進(jìn)而節(jié)省成本。該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)加工木工工件時(shí)的示意圖如圖4所示。

其中，所述位置檢測(cè)器為光柵尺位移傳感器、磁柵尺位移傳感器或編碼器；本實(shí)施例中，位置檢測(cè)器為編碼器。

另外，所述靠模定位裝置8為靠模軸承或靠模定位柱。所述靠模軸承包括固定桿及軸承，軸承與固定桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，固定桿固定在某一位置不發(fā)生移動(dòng)。

其中，所述人機(jī)交互裝置9為操作盒。

另外，X軸驅(qū)動(dòng)裝置包括X軸電機(jī)2及X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4，X軸電機(jī)2與工作臺(tái)6連接，X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4與控制系統(tǒng)1連接用于驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸移動(dòng)；Y軸驅(qū)動(dòng)裝置包括Y軸電機(jī)3及Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5，Y軸電機(jī)3與工作臺(tái)6連接，Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5與控制系統(tǒng)1連接用于驅(qū)動(dòng)Y軸電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿Y軸移動(dòng)。這樣設(shè)置能精確控制工作臺(tái)6的位置，進(jìn)而提高工件的加工精度。

其中，用于檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置的位置檢測(cè)器為X軸電機(jī)2的編碼器，X軸電機(jī)2的編碼器將檢測(cè)到的工作臺(tái)6的X軸位置通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4傳送至控制系統(tǒng)1保存；用于檢測(cè)工作臺(tái)6的Y軸位置的位置檢測(cè)器為Y軸電機(jī)3的編碼器，Y軸電機(jī)3的編碼器將檢測(cè)到的工作臺(tái)6的Y軸位置通過Y軸驅(qū)動(dòng)器5傳送至控制系統(tǒng)1保存，如圖1所示。X軸電機(jī)2的編碼器通過X軸電機(jī)2的轉(zhuǎn)數(shù)獲取工作臺(tái)6的X軸位置，Y軸電機(jī)3的編碼器通過Y軸電機(jī)3的轉(zhuǎn)數(shù)獲取工作臺(tái)6的Y軸位置。這樣設(shè)置能夠精確檢測(cè)工作臺(tái)6的位置，進(jìn)而提高工件的加工精度。

另外，X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4包括力矩控制模式及位置控制模式，力矩控制模式下控制系統(tǒng)1通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4指令控制X軸電機(jī)2的輸出扭矩，位置控制模式下控制系統(tǒng)1通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4指令控制X軸電機(jī)2的位置輸出；Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5包括力矩控制模式及位置控制模式，力矩控制模式下控制系統(tǒng)1通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令控制Y軸電機(jī)3的輸出扭矩，位置控制模式下控制系統(tǒng)1通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令控制Y軸電機(jī)3的位置輸出。力矩控制模式下，便于建立工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型，位置控制模式下，便于實(shí)現(xiàn)待加工工件的自動(dòng)加工，以降低人手參與程度及提高加工時(shí)的安全性；另外，這樣設(shè)置便于精確控制工作臺(tái)6的位置，進(jìn)而進(jìn)一步提高工件的加工精度。

其中，人機(jī)交互裝置9上設(shè)有手搖桿及控制按鍵，手搖桿通過控制系統(tǒng)1控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8沿X軸移動(dòng)，手搖桿通過控制系統(tǒng)1控制Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8沿Y軸移動(dòng)，控制按鍵用于切換控制系統(tǒng)1的工作方式，如圖2所示為本實(shí)施例中人機(jī)交互裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，工人用手操作手搖桿，以使控制系統(tǒng)1控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6分別沿X軸與Y軸移動(dòng)，這樣設(shè)置，便于工人操作控制系統(tǒng)1。

另外，控制系統(tǒng)1的工作方式包括軌跡采集工作方式及自動(dòng)加工工作方式。

本實(shí)施例還提供一種自動(dòng)仿形控制方法，包括如下步驟：

S1.建立移動(dòng)軌跡的曲線模型：將仿形模板7安裝在工作臺(tái)6上，通過控制工作臺(tái)6或靠模定位裝置8的移動(dòng)使得靠模定位裝置8能夠緊貼仿形模板7相對(duì)移動(dòng)，移動(dòng)過程中位置檢測(cè)器檢測(cè)工作臺(tái)6或靠模定位裝置8的坐標(biāo)位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1，控制系統(tǒng)1根據(jù)接收到的坐標(biāo)位置建立移動(dòng)軌跡的曲線模型；

S2.工件的自動(dòng)加工：卸下仿形模板7將待加工的工件安裝在工作臺(tái)6上仿形模板7所在的位置，通過控制系統(tǒng)1控制工作臺(tái)6或靠模定位裝置8按照步驟S1所建立的移動(dòng)軌跡的曲線模型移動(dòng)。

其中，步驟S1中，人機(jī)交互裝置9將控制系統(tǒng)1切換至軌跡采集工作方式，控制系統(tǒng)1通過控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6移動(dòng)使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8移動(dòng)，移動(dòng)過程中位置檢測(cè)器用于檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存，控制系統(tǒng)1根據(jù)接收到的工作臺(tái)6的X軸位置與Y軸位置建立工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型。

另外，步驟S2中，卸下靠模定位裝置8并將與靠模定位裝置8尺寸相同的刀具安裝在靠模定位裝置8所在的位置處，通過人機(jī)交互裝置9將控制系統(tǒng)1切換至自動(dòng)加工工作方式，控制系統(tǒng)1根據(jù)已建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)，以完成刀具對(duì)待加工工件的自動(dòng)加工。

本發(fā)明一種自動(dòng)仿形控制方法，只需要使用一次仿形模板7建立工作臺(tái)6的移動(dòng)軌跡曲線模型，即可實(shí)現(xiàn)木工工件的批量自動(dòng)加工，加工木工工件時(shí)，對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求低，能提高工件的加工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患。

其中，步驟S1中建立工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型的方式共有以下三種：第一種為手動(dòng)建立方式，第二種為手動(dòng)加自動(dòng)建立方式，第三種為完全自動(dòng)建立方式。

具體地，第一種手動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1實(shí)時(shí)輸入力矩指令，使控制系統(tǒng)1通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4指令X軸電機(jī)2以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令Y軸電機(jī)3以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)2的編碼器及Y軸電機(jī)3的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存，控制系統(tǒng)1根據(jù)接收到的工作臺(tái)6的X軸位置與Y軸位置建立工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型。

第二種手動(dòng)加自動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1實(shí)時(shí)輸入力矩指令，使控制系統(tǒng)1通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4指令X軸電機(jī)2以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令Y軸電機(jī)3以輸入的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8移動(dòng)一定距離以產(chǎn)生第一段前導(dǎo)軌跡段，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)2的編碼器及Y軸電機(jī)3的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存以得到手動(dòng)建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型；利用人機(jī)交互裝置9指令控制系統(tǒng)1打開力矩自動(dòng)控制功能，控制系統(tǒng)1根據(jù)采集到的工作臺(tái)6第一段前導(dǎo)軌跡段的曲線數(shù)據(jù)計(jì)算出第一段前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處靠模定位裝置8施加給仿形模板7的法向力矩與切向力矩，如圖3所示，控制系統(tǒng)1將該法向力矩與切向力矩轉(zhuǎn)換為X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4及Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令給X軸電機(jī)2及Y軸電機(jī)3的扭矩，X軸電機(jī)2及Y軸電機(jī)3根據(jù)該扭矩驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8繼續(xù)移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)2的編碼器及Y軸電機(jī)3的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存以得到自動(dòng)建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型，并作為后一段的前導(dǎo)軌跡，以此形成連續(xù)曲線模型；具體地，根據(jù)曲線漸變?cè)?，控制系統(tǒng)1根據(jù)前一段前導(dǎo)軌跡段的曲線數(shù)據(jù)計(jì)算出前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處靠模定位裝置8施加給仿形模板7的法向力矩與切向力矩，作為該自動(dòng)仿形編程系統(tǒng)后續(xù)驅(qū)動(dòng)之依據(jù)，迭代計(jì)算，使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8持續(xù)移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)2的編碼器及Y軸電機(jī)3的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存以得到自動(dòng)建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的連續(xù)曲線模型；控制系統(tǒng)1將手動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的曲線模型與自動(dòng)建立的工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的連續(xù)曲線模型組合起來以建立工作臺(tái)移動(dòng)軌跡的完整曲線模型。

第三種完全自動(dòng)建立方式：利用人機(jī)交互裝置9指令控制系統(tǒng)1打開力矩自動(dòng)控制功能，通過人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1輸入一個(gè)初始的力矩指令，使控制系統(tǒng)1通過X軸伺服驅(qū)動(dòng)器4指令X軸電機(jī)2以初始的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸移動(dòng)，通過Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器5指令Y軸電機(jī)3以初始的力矩值驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿Y軸移動(dòng)，以使仿形模板7緊貼靠模定位裝置8移動(dòng)，移動(dòng)過程中X軸電機(jī)2的編碼器及Y軸電機(jī)3的編碼器分別檢測(cè)工作臺(tái)6的X軸位置及 Y軸位置并將其發(fā)送至控制系統(tǒng)1保存以得到完全自動(dòng)建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型。

以上三種方式均可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型的建立，本實(shí)施例使用第二種，即手動(dòng)加自動(dòng)建立方式；工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型建立后，卸下靠模定位裝置8并將與靠模定位裝置8尺寸相同的刀具安裝在靠模定位裝置8所在的位置處，將待加工工件安裝在工作臺(tái)6上仿形模板7所在的位置，控制系統(tǒng)1根據(jù)已建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型控制X軸驅(qū)動(dòng)裝置及Y軸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)待加工工件的自動(dòng)加工。

另外，所述第一段前導(dǎo)軌跡段不小于1㎜。這樣設(shè)置便于控制系統(tǒng)1準(zhǔn)確確定前導(dǎo)軌跡段終點(diǎn)位置處需要施加給X軸電機(jī)2及Y軸電機(jī)3的扭矩，使得控制系統(tǒng)1自動(dòng)控制工作臺(tái)6移動(dòng)時(shí)能保證仿形模板7與靠模定位裝置8始終緊貼，提高建立的工作臺(tái)6移動(dòng)軌跡的曲線模型的精度。

其中，利用人機(jī)交互裝置9向控制系統(tǒng)1實(shí)時(shí)輸入力矩指令時(shí)，控制系統(tǒng)1根據(jù)人機(jī)交互裝置9上的手搖桿輸入信號(hào)的方向大小控制X軸電機(jī)2及Y軸電機(jī)3驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)6沿X軸及Y軸移動(dòng)。這樣設(shè)置便于工人手動(dòng)操作控制系統(tǒng)1控制工作臺(tái)6的移動(dòng)方向及位置。

另外，通過點(diǎn)擊人機(jī)交互裝置9上相應(yīng)的控制按鍵以將控制系統(tǒng)1切換至軌跡采集工作方式或自動(dòng)加工工作方式。控制按鍵的控制方式便于工人切換控制系統(tǒng)的工作方式。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。